Drijvend en zinkend voer maken met twin-screw technologie

door Alain Brisset, clextrale, Frankrijk

Het wereldwijd geconsumeerde zeevoedsel van vandaag kan worden opgesplitst in aquacultuurproductie en wildvangst:dit vertegenwoordigt respectievelijk 80 miljoen ton (53%) voor gepaneerde dieren en 71,2 miljoen ton (47%) voor de gevangen vissen.
Deze waterdieren zijn onder meer vinvissen, schaaldieren en weekdieren. Onder de gekweekte dieren in 2016, sommige krijgen gefabriceerd voer (56,6 miljoen ton), terwijl sommige geen gefabriceerd voer krijgen (23,4 miljoen ton zoals oesters, mosselen, ..) Eindelijk, voor de aquacultuurindustrie is naar schatting 35 tot 40 miljoen ton voer per jaar nodig.

Drijvend en zinkend voer
Om aan deze vraag te voldoen, diervoeder kan worden gedistribueerd als voedselafval en/of als bereid diervoeder. Er zijn verschillende technologieën beschikbaar om het voer te bereiden zoals mengers, pellet-persen, expanders en extruders.
Extrusietechnologie is een relatief recente technologie die wordt gebruikt in de aquacultuurindustrie, ongeveer 40 jaar geleden ontstaan. Extrusie is een thermomechanisch proces waarbij een product door een klein gaatje wordt geperst, onder druk en temperatuur dankzij een mechanisch apparaat genaamd een archimedesschroef. De functies van een extruder worden over het algemeen beschouwd als het voeden, overbrengen, comprimeren, continu koken en vormen.

Dubbelschroefs extrusie
Een fundamenteel verschil tussen enkel- en dubbelschroefstechnologie is het mengvermogen van een dubbelschroefsextruder (TSE). Deze werking van de eenheid wordt gegenereerd door de twee in elkaar grijpende schroeven die samen roteren in een gesloten cilinder (de loop), terwijl een enkele schroefextruder (SSE) werkt met slechts één schroef van het archimede-type.
Het transporteren in een SSE is afhankelijk van wrijving tussen het materiaal dat wordt verwerkt en het binnenoppervlak van het vat, terwijl een TSE elk mengsel van zuiver water naar hoog viskeus deeg kan overbrengen, zelfs met een hoog vetgehalte, vergelijkbaar met een positieve pomp.
Een TSE is niet gevoelig voor "slip-inducers" zoals water en vetten. De mengeigenschappen van TSE zorgen voor een zeer homogene overdracht van mechanische afschuiving en temperatuur in het verwerkte deeg, waardoor het een homogene vorm van koken en viscositeit krijgt. Het is ook mogelijk om te mengen in een TSE-vloeistof zoals water en vet, om de uiteindelijke expansiegraad te verfijnen.
Aanvullend, de lagere beschikbaarheid van vismeel en visolie hebben de fabrikanten ertoe aangezet om alternatieve grondstoffen in hun recepten te gebruiken:plantaardige eiwitten, verwerkte dierlijke eiwitten, mengsels van verschillende oliën en nieuwe materialen zoals insectenmeel, krill maaltijden, eencellige eiwitten. We hebben een zeer flexibele machine nodig om deze steeds veranderende recepten en mogelijke grondstofsamenstellingen ook aan te kunnen.

Drijvend en zinkend voer
Een TSE geeft een extreem hoge flexibiliteit vanwege het mengvermogen; aanvullend, aan het proces van verschillende grondstoffen, het biedt onafhankelijkheid van parameters, zoals het voeden tarief en schroefsnelheid, en zeer fijne temperatuur- en afschuifcontrole in de verschillende modulaire zones van de extruder:dit is een perfect hulpmiddel om de zinkende en drijvende parameters gemakkelijk onder de knie te krijgen.
Het geëxtrudeerde voer moet voldoen aan de voedingsbehoeften van het dier, maar ook met de fysieke eisen en het gedrag van het dier:snel zinkend voer voor de bentische of demersale soorten, langzaam zinken voor de pelagische of oppervlaktesoorten. Het zoutgehalte (zee, zoet en brak water) speelt bij deze vraag ook een rol.

Hoe controleert men dit?
Eerst, de preconditionering moet efficiënt zijn met geoptimaliseerd koken van de zetmeel- en eiwitdenaturatie. Omdat sommige recepten een laag zetmeelgehalte bevatten (8-10% voor velen), het is belangrijk om de verstijfseling te starten met een goed apparaat om zowel water als stoom met het poeder te mengen. Het is ook cruciaal om de juiste verblijftijd aan te houden om de stoom te laten condenseren en zijn latente energie te geven. Er moet rekening worden gehouden met andere aspecten, zoals de veiligheid, reiniging en geautomatiseerde parametercontrole die helpen bij het snel overschakelen van het ene recept naar het andere.
In de extruder zelf vindt dan een belangrijk proces plaats:voor het zinken van pellets, we hebben een hoge schijnbare dichtheid nodig, relatief moeilijk, maar verteerbaar en waterstabiel granulaat. We krijgen een waterstabiele korrel als het zetmeel en de eiwitten goed gaar zijn; de extruder moet de juiste schroefconfiguratie hebben om de afschuiving en de temperaturen langs het vat te regelen.
Als we de juiste schijnbare dichtheid willen aanpassen om bijvoorbeeld waarden tussen 350 en 580 g/L te bereiken, we moeten de expansiegraad van de granulaten beheersen.
We moeten daarom de interne viscositeit van het verwerkte materiaal in de extruder verhogen/verlagen.
Dit wordt bereikt met een bijbehorend temperatuurprofiel en een efficiënte interne koeling van de modulaire vaten; boven 580 g/l, we kunnen een ontluchtingssysteem gebruiken dat de dampen/energie terugwint in de preconditioner.
Door dit systeem, men kan onmiddellijk de temperatuur van de massa verlagen en een hoog viskeus gekookt deeg extruderen dat een beperkte uitzetting zal vertonen. Met een dergelijk proces is het mogelijk om dichtheden tot 750 g/l te bereiken, wat een goede waarde is voor garnalenvoer. De waterstabiliteit moet uiteraard correct blijven (bijvoorbeeld:3-10u afhankelijk van recept voor garnalen).
Men kan tenslotte het gekookte en stroperige deeg door de matrijs extruderen. Het matrijsontwerp en het extrusieoppervlak dragen ook bij aan de uitzettingsgraad (en dus de drijf-/zinkeigenschappen). Voor hoog geëxpandeerde drijvende korrels, je kunt relatief korte kanalen kiezen voor de matrijs:1,0 tot 1,5 in diameter, en met een relatief klein extrusieoppervlak (MM2/geëxtrudeerd kg/h).

Conclusie
Een TSE-machine biedt de hoogste flexibiliteit om de procesparameters nauwkeurig te regelen en zich snel aan te passen aan recept- en grondstofsamenstellingsveranderingen. Het maakt de productie mogelijk van drijvende en zinkende visvoerpellets in het bereik van 350 tot 750 g/l, volgens de recepten en de productgrootte. Een TSE zal perfect koken, enkele variaties absorberen, en de temperatuur regelen, afschuif- en verblijftijd van het verwerkte materiaal.
Het gebruik van een dichtheidscontroleapparaat gecombineerd met het juiste schroef- en matrijsontwerp zal de fabrikant definitief technische en economische voordelen opleveren, met de fijne controle van de expansiegraad die een constante kwaliteit verzekert.